KR20110056246A - 반도체 장치 및 표시 장치 - Google Patents

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transistor
incident light
display
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무네히로 코즈마
요시유키 쿠로카와
타카유키 이케다
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 포토 센서를 갖는 표시 장치에 있어서, 포토 센서로의 입사광의 강도에 상관없이 정밀도가 높은 촬상을 행하는 것을 목적의 하나로 한다.
포토 센서가 배치된 표시 패널을 갖고, 포토 센서에 의하여 입사광을 측정하고, 입사광에 따라 포토 센서의 감도를 변경하여 촬상을 행하는 기능을 갖는 표시 장치를 제공한다. 입사광이 어두울 때 포토 센서의 감도를 올려 촬상의 정밀도를 향상시킴으로써 접촉되는 피검출물의 오인식을 방지하거나 선명한 화상을 취득한다.

Description

반도체 장치 및 표시 장치{SEMICONDUCTOR DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
본 발명의 기술 분야는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 특히, 포토 센서를 갖는 표시 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다. 또한, 반도체 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
근년에 들어, 터치 센서를 탑재한 표시 장치가 주목을 받고 있다. 터치 센서를 탑재한 표시 장치는 터치 패널 또는 터치 스크린 등이라고 불리고 있다(이하, 이것을 단순히 "터치 패널"이라고 부름). 터치 센서에는 동작 원리의 차이에 따라 저항막 방식, 정전 용량 방식, 광 방식 등이 있고, 피검출물(펜, 손가락 등)이 표시 장치에 접촉된 것을 검출할 수 있다. 따라서, 터치 센서를 입력 장치로서 사용하여 표시 장치의 제어 등을 행하기 위한 데이터를 입력할 수 있다. 또한, 광 방식의 터치 센서를 탑재한 표시 장치는 밀착형 에어리어 센서로서 사용할 수도 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
또한, 표시 패널을 갖지 않은 장치의 일례로서 이미지 센서 등의 반도체 장치를 들 수 있다.
특개2001-292276호 공보
상술한 바와 같은 포토 센서를 갖는 표시 장치에서는 포토 센서로의 입사광의 강도가 지나치게 강한 경우나 지나치게 약한 경우에 촬상의 정밀도에 양향을 미치는 문제가 있다. 촬상의 정밀도가 저하되면, 검출 위치를 오인식하거나 취득한 화상이 불선명하게 된다. 특히, 외부로부터 입사되는 빛(외광(外光))의 영향을 받기 쉽다.
상술한 문제를 감안하여 입사광의 강도에 상관없이 정밀도가 높은 촬상을 행하는 것을 목적의 하나로 한다.
표시 장치의 일 형태는 화소에 포토 센서가 배치된 표시 패널을 갖고, 포토 센서에 의하여 입사광을 측정하고, 입사광에 따라 포토 센서의 감도를 변경하는 기능을 갖는다.
또한, 표시 장치의 다른 일 형태는 화소에 포토 센서가 배치된 표시 패널을 갖고, 포토 센서에서 제 1 촬상을 행하여 피검출물의 화상을 생성하고, 상기 화상으로부터 포토 센서로의 입사광을 측정하고, 입사광에 따라 포토 센서의 감도를 변경한 후에 제 2 촬상을 행하는 기능을 갖는다.
즉, 화소에 배치된 포토 센서는 입사광을 측정하는 기능 및 피검출물의 촬상을 행하는 기능을 갖는다. 입사광을 측정하는 수법은 촬상한 화상의 농도 히스토그램으로부터 화상의 밝기(휘도)를 검출하는 수법을 채용하면 좋다.
또한, 감도의 변경의 수법은 포토 센서에 인가되는 전압을 조정함으로써 행하여도 좋다.
또한, 포토 센서는 트랜지스터 및 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속되는 포토 다이오드를 갖고, 포토 다이오드에 인가되는 전압을 조정함으로써 포토 센서의 감도를 변경하여도 좋다.
또한, 상기 트랜지스터의 소스와 드레인 사이에 인가되는 전압을 조정함으로써 포토 센서의 감도를 변경하여도 좋다.
또한, 포토 센서는 리셋 동작, 누적 동작, 및 선택 동작을 행하는 기능을 갖고, 누적 동작을 행하는 시간을 조정함으로써 포토 센서의 감도를 변경하여도 좋다. 또한, 누적 동작이란 리셋 동작을 행하여 초기화한 후, 선택 동작을 행하여 판독할 때까지의 동작을 가리킨다.
또한, 표시 장치는 화상 처리부를 갖고, 화상 처리부에서 2치화 처리를 행하는 경우에는 2치화의 임계 값을 변경함으로써 촬상의 정밀도를 조정하여도 좋다.
또한, 표시 장치의 다른 일 형태는 화소에 제 1 포토 센서가 배치되고, 또 화소의 외부에 제 2 포토 센서가 배치된 표시 패널을 갖고, 제 2 포토 센서에 있어서 입사광을 측정하고, 입사광에 따라 제 1 포토 센서의 감도를 변경한 후에 촬상을 행하는 기능을 갖는다. 즉, 화소에 배치된 제 1 포토 센서는 피검출물의 촬상을 행하는 기능을 갖고, 화소의 외부에 배치된 제 2 포토 센서는 입사광의 측정을 행하는 기능을 갖는다. 포토 센서의 감도의 변경은 상술한 수법과 마찬가지로 행한다.
입사광의 강도에 따라 포토 센서의 감도를 변경함으로써 항상 정밀도가 높은 촬상을 행할 수 있다. 특히, 외광의 영향을 받기 어렵게 할 수 있다.
도 1은 표시 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 2는 표시 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 3은 표시 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 4는 타이밍 차트.
도 5는 표시 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 6은 표시 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 7은 표시 장치의 단면도를 설명하는 도면.
도 8은 표시 장치의 단면도를 설명하는 도면.
도 9는 표시 장치의 단면도를 설명하는 도면.
도 10은 표시 장치를 사용한 전자기기의 일례를 도시하는 도면.
도 11은 표시 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 12a 내지 도 12d는 표시 장치를 사용한 전자기기의 일례를 도시하는 도면.
도 13은 히스토그램.
도 14는 히스토그램.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 이하에 자세히 설명한다. 다만, 이하의 실시형태는 많은 다른 모양으로 실시하는 것이 가능하고, 그 형태 및 상세한 사항은 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어남이 없이 다양하게 변경될 수 있다는 것은 당업자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 실시형태를 설명하기 위한 모든 도면에 있어서, 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
표시 패널의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 표시 패널(100)은 화소 회로(101), 표시 소자 제어 회로(102) 및 포토 센서 제어 회로(103)를 갖는다. 화소 회로(101)는 행렬 방향으로 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소(104)를 갖는다. 각각의 화소(104)는 표시 소자(105)와 포토 센서(106)를 갖는다. 포토 센서(106)는 표시 패널(100)에 접촉 또는 접근되는 피검출물을 검출하여 촬상할 수 있다. 또한, 포토 센서(106)는 화소(104) 외부에 형성하여도 좋다. 또한, 포토 센서(106)의 개수는 표시 소자(105)의 개수와 달라도 좋다.
표시 소자(105)는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT), 유지 용량, 및 액정 소자 등을 갖는다. 박막 트랜지스터는 유지 용량으로의 전하의 주입 또는 유지 용량으로부터의 전하의 배출을 제어하는 기능을 갖는다. 유지 용량은 액정 소자에 인가하는 전압에 상당하는 전하를 유지하는 기능을 갖는다. 액정 소자에 전압을 인가하여 빛의 투과 또는 비(非)투과를 제어함으로써 계조 표시가 행해진다. 액정층을 투과하는 빛은 광원(백 라이트)에 의하여 액정 표시 장치의 뒷면으로부터 조사(照射)되는 빛을 사용한다.
또한, 표시 소자(105)가 액정 소자를 갖는 경우에 대하여 설명하였지만, 발광 소자 등의 다른 소자를 가져도 좋다. 발광 소자는 전류 또는 전압에 의하여 휘도가 제어되는 소자이고, 구체적으로는 발광 다이오드, OLED(Organic Light Emitting Diode) 등을 들 수 있다.
포토 센서(106)는 수광함으로써 전기 신호를 생성하는 기능을 갖는 소자(수광 소자)와, 트랜지스터를 갖는다. 수광 소자로서는 포토 다이오드 등을 사용할 수 있다. 또한, 포토 센서(106)는 피검출물에 의하여 외광이 차폐되어 섀도(shadow)가 생겼는지 또는 외광이 입사되었는지를 표시 패널(100)로의 입사광에 의하여 판별함으로써 피검출물을 검출한다. 또한, 백 라이트로부터 조사되어 피검출물에 의하여 반사된 빛을 이용할 수도 있다. 외광과 반사광의 양쪽 모두를 이용하여도 좋다.
표시 소자 제어 회로(102)는 표시 소자(105)를 제어하기 위한 회로이고, 비디오 데이터 신호선 등의 신호선("소스 신호선"이라고도 함)을 통하여 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(107)와, 주사선("게이트 신호선"이라고도 함)을 통하여 표시 소자(105)에 신호를 입력하는 표시 소자 구동 회로(108)를 갖는다. 예를 들어, 주사선 측의 표시 소자 구동 회로(108)는 특정 행에 배치된 화소가 갖는 표시 소자를 선택하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 표시 소자 구동 회로(107)는 선택된 행의 화소가 갖는 표시 소자에 임의의 전위를 인가하는 기능을 갖는다. 또한, 주사선 측의 표시 소자 구동 회로(108)에 의하여 고전위가 인가된 표시 소자에서는 박막 트랜지스터가 도통 상태가 되고, 신호선 측의 표시 소자 구동 회로(107)에 의하여 인가되는 전하가 공급된다.
포토 센서 제어 회로(103)는 포토 센서(106)를 제어하기 위한 회로이고, 포토 센서 출력 신호선, 포토 센서 기준 신호선 등의 신호선 측의 포토 센서 판독 회로(109)와, 주사선 측의 포토 센서 구동 회로(110)를 갖는다. 주사선 측의 포토 센서 구동 회로(110)는 특정 행에 배치된 화소가 갖는 포토 센서(106)에 대하여 후술하는 리셋 동작과 선택 동작을 행하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 포토 센서 판독 회로(109)는 선택된 행의 화소가 갖는 포토 센서(106)의 출력 신호를 추출하는 기능을 갖는다. 또한, 신호선 측의 포토 센서 판독 회로(109)는 아날로그 신호인 포토 센서의 출력을 OP 앰프를 사용하여 아날로그 신호로서 표시 장치 외부에 추출하는 구성이나, A/D 변환 회로를 사용하여 디지털 신호로 변환하고 나서 표시 장치 외부에 추출하는 구성을 생각할 수 있다.
화소(104)의 회로도에 대하여 도 2를 사용하여 설명한다. 화소(104)는 트랜지스터(201), 유지 용량(202), 및 액정 소자(203)를 갖는 표시 소자(105)와, 포토 다이오드(204), 트랜지스터(205), 및 트랜지스터(206)를 갖는 포토 센서(106)를 갖는다.
트랜지스터(201)는 게이트가 게이트 신호선(207)에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 한쪽이 비디오 데이터 신호선(210)에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 다른 쪽이 유지 용량(202)의 한쪽의 전극과 액정 소자(203)의 한쪽의 전극에 전기적으로 접속된다. 유지 용량(202)의 다른 쪽의 전극과 액정 소자(203)의 다른 쪽의 전극은 일정한 전위로 유지된다. 액정 소자(203)는 한 쌍의 전극과, 상기 한 쌍의 전극 사이에 액정층을 포함하는 소자이다.
트랜지스터(201)는 게이트 신호선(207)에 "H"(High의 전압)가 인가되면, 비디오 데이터 신호선(210)의 전위를 유지 용량(202)과 액정 소자(203)에 인가한다. 유지 용량(202)은 인가된 전위를 유지한다. 액정 소자(203)는 인가된 전위에 따라 광 투과율을 변경한다.
포토 다이오드(204)는 한쪽의 전극이 포토 다이오드 리셋 신호선(208)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽의 전극이 트랜지스터(205)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(205)는 소스 또는 드레인의 한쪽이 포토 센서 기준 신호선(212)에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 다른 쪽이 트랜지스터(206)의 소스 또는 드레인의 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(206)는 게이트가 판독 신호선(209)에 전기적으로 접속되고, 소스 또는 드레인의 다른 쪽이 포토 센서 출력 신호선(211)에 전기적으로 접속된다.
다음에, 포토 센서 판독 회로(109)의 구성에 대하여 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3에 있어서, 화소 1열분의 포토 센서 판독 회로(300)는 p형 트랜지스터(301)와 유지 용량(302)을 갖는다. 또한, 포토 센서 판독 회로(109)는 상기 화소 열의 포토 센서 출력 신호선(211), 프리 차지 신호선(303)을 갖는다.
포토 센서 판독 회로(300)에서는 화소 내에 있어서의 포토 센서의 동작에 앞서, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위를 기준 준위로 설정한다. 도 3에서는 프리 차지 신호선(303)의 전위를 "L"(Low의 전압)로 함으로써, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위를 기준 준위인 고전위로 설정할 수 있다. 또한, 유지 용량(302)은 포토 센서 출력 신호선(211)의 기생 용량이 큰 경우에는 특히 형성하지 않아도 좋다. 또한, 기준 전위를 저전위로 설정하는 구성도 가능하다. 이 경우에는, n형 트랜지스터를 사용함으로써 프리 차지 신호선(303)의 전위를 "H"로 하여 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위를 기준 전위인 저전위로 설정할 수 있다.
다음에, 본 표시 패널에 있어서의 포토 센서의 판독 동작에 대하여 도 4의 타이밍 차트를 사용하여 설명한다. 도 4에 있어서, 신호(401) 내지 신호(404)는 도 2에 도시된 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위, 트랜지스터(206)의 게이트가 접속된 판독 신호선(209)의 전위, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위에 상당한다. 또한, 신호(405)는 도 3에 도시된 프리 차지 신호선(303)의 전위에 상당한다.
시각 A에 있어서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(401))를 "H"로 하면(리셋 동작), 포토 다이오드(204)가 도통하고, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위(신호(403))가 "H"가 된다. 또한, 프리 차지 신호선(303)의 전위(신호(405))를 "L"로 하면 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(404))는 "H"로 프리 차지된다.
시각 B에 있어서, 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(401))를 "L"로 하면(누적 동작), 포토 다이오드(204)의 오프 전류에 의하여, 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위(신호(403))가 저하되기 시작한다. 포토 다이오드(204)는 외광이 조사되면, 오프 전류가 증대되므로 조사되는 빛의 양에 따라 트랜지스터(205)의 게이트가 접속된 게이트 신호선(213)의 전위(신호(403))는 변화한다. 즉, 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 사이의 전류가 변화한다.
시각 C에 있어서, 판독 신호선(209)의 전위(신호(402))를 "H"로 하면(선택 동작), 트랜지스터(206)가 도통되고, 포토 센서 기준 신호선(212)과 포토 센서 출력 신호선(211)이 트랜지스터(205)와 트랜지스터(206)를 통하여 도통된다. 이로써, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(404))는 저하되어 간다. 또한, 시각 C 이전에 프리 차지 신호선(303)의 전위(신호(405))를 "H"로 하여 포토 센서 출력 신호선(211)의 프리 차지를 미리 끝낸다. 여기서, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호 (404))가 저하되는 속도는 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 사이의 전류에 의존한다. 즉, 포토 다이오드(204)에 조사되는 빛의 양에 따라 변화한다.
시각 D에 있어서, 판독 신호선(209)의 전위(신호(402))를 "L"로 하면, 트랜지스터(206)가 차단되고, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위(신호(404))는 시각 D 이후 일정 값을 유지한다. 여기서, 일정 값은 포토 다이오드(204)에 조사되는 빛의 양에 따라 변화한다. 따라서, 포토 센서 출력 신호선(211)의 전위를 취득함으로써 포토 다이오드(204)에 조사되는 빛의 양을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 개개의 포토 센서의 동작은 리셋 동작, 누적 동작, 선택 동작을 반복하여 실현된다. 표시 장치에 있어서, 모든 화소의 포토 센서의 리셋 동작, 누적 동작, 선택 동작을 실행함으로써 표시 패널에 접촉 또는 접근되는 피검출물을 촬상할 수 있다.
여기서, 표시 패널(100)로의 입사광의 강도가 지나치게 강한 경우에는, 촬상의 정밀도가 저하되고 화상이 불선명하게 될 가능성이 있다. 특히, 패널이 영향을 받기 쉬운 패널 외부의 환경으로서 외광이 있다.
이러한 경우에는, 표시 패널(100)로의 입사광의 강도에 따라 포토 센서(106)의 감도를 변경함으로써 촬상의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
그 수순은 촬상한 피검출물의 화상으로부터 촬상시의 포토 센서(106)로의 입사광을 측정하고, 입사광의 강도에 따라 포토 센서(106)의 감도를 변경함으로써 최적화하여 최적화된 포토 센서(106)에 의하여 다시 촬상을 행하면 좋다.
촬상한 화상으로부터 입사광의 측정을 행함으로써 화상에 맞추어 최적의 감도가 되도록 자동 조정할 수 있다. 감도를 변경하는 방법을 이하에 설명한다.
우선, 촬상한 피검출물의 화상에 있어서의 휘도의 히스토그램으로부터 입사광의 강도를 판정한다. 도 13에 히스토그램을 도시한다. 세로 축은 화소수를 나타내고, 가로 축은 휘도의 값을 나타낸다. 휘도는 최소 값을 0으로 하고, 최대 값을 255로 하였다.
그리고, 히스토그램으로부터 입사광의 강도의 판정을 행한다. 예를 들어, 도 13의 실선(1301)으로 도시된 히스토그램은 피검출물의 검출 위치를 나타내는 피크(1302)와 검출 위치 외를 도시한 피크(1303)의 2개의 피크의 휘도 값이 떨어져 있다. 즉, 촬상된 화상에서 명암의 구별이 명확하게 되기 때문에 입사광은 적정하다고 판단된다.
또한, 파선(1311)으로 도시된 히스토그램은 입사광이 어두운 경우를 나타내고, 검출 위치를 나타내는 피크(1302)와 검출 위치 외를 나타내는 피크(1312)의 2개의 피크의 휘도 값이 접근되어 있다. 더 접근되면 피크를 하나밖에 확인할 수 없게 된다. 즉, 촬상한 화상에서 명암의 구별이 어렵게 되기 때문에 피검출물을 정확하게 인식하기 어렵고 검출 위치의 판단도 어렵게 될 가능성이 있다.
또한, 파선(1321)으로 도시된 히스토그램은 입사광이 밝은 경우를 나타내고, 검출 위치 외를 나타내는 피크(1322)의 하나밖에 피크를 확인할 수 없다. 즉, 촬상된 화상에서 명암의 구별이 어렵게 되기 때문에 피검출물을 정확하게 인식하기 어렵고 검출 위치의 판단도 어렵게 될 가능성이 있다.
이와 같이, 히스토그램에 있어서 2개의 피크의 휘도 값이 접근되는 경우 또는 피크를 하나밖에 확인할 수 없는 경우에 입사광이 지나치게 어둡거나 또는 지나치게 밝다고 판정된다.
또한, 촬상한 화상의 휘도로부터 표시 패널(100)로의 입사광의 강도를 산출하여도 좋다. 입사광의 강도에는 상한 값 또는 하한 값이 설정된다. 측정한 강도가 하한 값에서 상한 값까지의 범위에 들어가는 경우에는 입사광은 적정하다고 판정된다. 그러나, 강도가 하한 값 미만(또는 이하)의 경우에는, 입사광이 지나치게 어둡다고 판정된다. 또한, 강도가 상한 값 이상인 경우에는 입사광이 지나치게 밝다고 판정된다.
그리고, 입사광이 지나치게 어두운 경우나 지나치게 밝은 경우에는 포토 센서의 감도의 변경을 행한다. 감도를 변경함으로써 히스토그램에서 2개의 피크의 휘도 값이 분리되어 얻어져 화상을 선명하게 할 수 있다.
감도의 변경의 구체적인 수법으로서는, 도 2의 구성에 있어서, (1) 포토 다이오드 리셋 신호선(208)의 전위(신호(401))를 변경하여 포토 다이오드(204)에 인가되는 전압, 즉 트랜지스터(205)의 게이트에 인가되는 전압(신호(403))을 변경하는 수법, (2) 포토 센서 기준 신호선(212)의 전위와 프리 차지 신호선(303)의 전위(신호(405))의 전위차를 변경하여 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 사이에 인가되는 전압을 변경하는 수법, (3) 포토 센서(106)의 누적 동작에 걸리는 시간(누적 시간: 시각 B에서 시각 C까지의 시간)을 변경하는 수법이 유효하다. 또한, 이들 수법을 조합하여 감도를 변경하는 것도 효과적이다.
(1)의 수법에서는 포토 다이오드(204)에 인가하는 전압을 크게 함으로써 빛을 축적할 수 있는 양이 늘어나기 때문에 포토 센서(106)의 감도가 향상된다. (2)의 수법에서는 트랜지스터(205)의 소스와 드레인 사이의 전압을 크게 함으로써 빛을 축적할 수 있는 양이 늘어나기 때문에 포토 센서(106)의 감도가 향상된다. 그리고, (3)의 수법에서는 누적 시간을 길게 함으로써 빛을 축적하는 시간이 길어지기 때문에 포토 센서(106)의 감도가 향상된다. (1) 내지 (3)의 수법을 사용함으로써 외광이 약하고 입사광의 강도가 작은 환경에 있어서도, 포토 센서의 감도를 향상시켜 촬상의 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 입사광의 강도가 큰 환경의 경우에는, 반대의 처리 동작을 행하여 포토 센서(106)의 감도를 낮춤으로써 촬상의 정밀도를 높여도 좋다.
또한, 포토 센서를 갖는 표시 장치는 피검출물이 표시 패널에 접촉되는 경우뿐만 아니라 접촉되지 않은 경우에도 검출을 행할 수 있다. 그러나, 접촉되지 않는 피검출물은 접촉되는 피검출물보다 검출이 어렵다. 왜냐하면 표시 패널로부터 피검출물이 떨어짐에 따라 피검출물의 섀도가 연해져 명암의 구별이 어렵게 되기 때문이다. 따라서, (1) 내지 (3)의 수법을 사용하여 감도를 향상시킴으로써 접촉되지 않는 피검출물에 대하여도 정밀도가 높은 촬상을 행할 수 있다.
또한, 이들 감도의 변경은 수동으로 행할 수도 있다. 수법으로 행하는 경우에는 입사광의 측정은 행하지 않아도 좋고, 촬상된 화상의 밝기 등을 판단하여 (1) 내지 (3)을 적절히 실시하면 좋다.
또한, 입사광의 측정은 반드시 촬상된 피검출물의 화상의 휘도를 사용하지 않아도 좋다. 예를 들어, 촬상을 행하기 전에 화소에 형성된 포토 센서의 일부분 또는 전부를 사용하여 미리 입사광의 측정을 행하여도 좋다. 다만, 촬상한 화상의 휘도로부터 입사광을 측정하는 것이 화상에 따라 감도를 변경할 수 있어 효과적이다.
또한, 백 라이트의 밝기를 조정함으로써 피검출물로부터의 반사광의 휘도를 조절할 수도 있다. 외광이 현저히 약한 환경에서는 특히 유효하다.
상술한 바와 같은 형태로 함으로써 입사광의 강도에 따라 또는 섀도의 농도에 따라 포토 센서의 감도를 변경하여 항상 정밀도가 높은 촬상을 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 포토 센서를 갖는 표시 장치에 대하여 설명하였지만, 포토 센서를 갖는 반도체 장치에도 용이하게 응용할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서의 표시 장치로부터 표시에 필요한 회로, 구체적으로는 표시 소자 제어 회로(102), 표시 소자(105)를 빼고 반도체 장치를 구성할 수 있다. 상기 반도체 장치로서는, 예를 들어, 이미지 센서를 들 수 있다. 이러한 반도체 장치는 포토 센서가 형성된 입력부에 접촉 또는 접근되는 피검출물을 상기와 마찬가지로 검출할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 입사광을 측정하는 방법에 대하여 실시형태 1과 다른 구성을 도 5를 사용하여 설명한다.
도 5에 표시 패널의 일례를 도시한다. 도 5에서는 화소의 외부에 제 2 포토 센서(502)를 형성하는 점에서 도 1과 다르다. 제 2 포토 센서(502)는 표시 패널(100)로의 입사광인 외광의 측정을 행한다. 또한, 제 2 포토 센서(502)는 표시 패널(100)의 외부에 형성하여도 좋다.
본 실시형태에서는 미리 제 2 포토 센서(502)에서 입사광의 측정을 행하여 실시형태 1에서 설명한 수법을 사용하여 화소(104)에 배치된 제 1 포토 센서(501)의 감도를 입사광의 강도에 따라 조정한 후, 피검출물의 검출을 행한다. 입사광에 따라 감도를 변경하기 때문에 정밀도가 높은 촬상이 가능하게 된다. 이 경우에는, 촬상한 화상의 휘도로부터 입사광의 강도를 측정하는 처리를 생략할 수 있다.
또한, 제 2 포토 센서(502)의 개수는 하나라도 좋고 복수개라도 좋다. 복수개를 채용한 경우에는, 복수의 제 2 포토 센서(502)에서 얻어진 입사광의 강도 중 최대 값, 최소 값, 또는 평균 값을 적절히 사용할 수 있다. 보통 평균 값을 사용하지만, 최대 값과 최소 값의 차이가 큰 경우에는 제 2 포토 센서(502) 중 어느 것이 차폐되어 있을 가능성이 높기 때문에 최대 값을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 최대 값 및 최소 값이 양쪽 모두 작은 경우에는 외광이 어두운 가능성이 높기 때문에 최소 값을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 제 2 포토 센서(502)가 하나인 경우에는, 제 2 포토 센서(502)가 국소적으로 차폐될 때 입사광의 강도가 약하다고 오인식되어 감도를 적절하게 조절할 수 없을 가능성이 있다. 따라서, 이러한 오인식을 피하기 위하여 복수의 제 2 포토 센서(502)를 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 오인식을 방지하기 위하여 적어도 표시 패널(100)의 네 구석에 제 2 포토 센서(502)를 설치하면, 표시 패널(100)의 전체를 제 2 포토 센서(502)로 두루 검지할 수 있어 바람직하다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 촬상한 피검출물의 화상에 대하여 입사광의 강도에 따른 화상 처리를 실시하는 구성에 대하여 설명한다.
촬상한 피검출물의 화상은 화상 처리로서 2치화 처리가 실시된다. 2치화 처리란 촬상한 피검출물의 화상을 화소마다 소정의 밝기(임계 값)와 비교하여 밝은 부분 또는 어두운 부분의 어느 쪽으로 변환하는 처리를 가리킨다. 여기서, 2치화 처리의 임계 값을 입사광의 강도에 따라 변경함으로써 정밀도가 더 좋은 촬상을 행할 수 있다.
입사광의 강도에 따라 2치화 처리의 임계 값을 변경하는 수법의 일례를 이하에 설명한다. 도 6은 본 실시형태의 표시 장치(601)의 구성의 일례이고, 적어도 표시 패널(100)과 화상 처리부(602)를 갖는다.
우선, 실시형태 1과 마찬가지로, 표시 패널(100)에서 촬상된 피검출물의 화상에 있어서의 각 화소의 밝기(휘도)를 측정하여 도 14에 도시한 바와 같은 히스토그램을 얻는다. 도 14에서는 피크(1401)는 검출 위치의 휘도를 나타내고, 피크(1402)는 검출 위치 외의 휘도를 나타낸다. 휘도의 데이터는 화상 처리부(602)에 송신된다.
화상 처리부(602)에서는 각 화소의 휘도를 미리 설정한 임계 값과 비교한다. 그리고, 화소의 휘도가 임계 값 미만 또는 임계 값 이상의 어느 쪽으로 치우친 경우에는 입사광이 지나치게 어둡거나 또는 지나치게 밝다고 판정된다. 그리고, 화상 처리부(602)는 포토 센서(106)로의 입사광에 따라 포토 센서(106)의 감도를 변경하기 위한 제어 신호를 표시 패널(100) 중의 포토 센서(106)에 공급한다.
예를 들어, 도 14의 히스토그램에서는 미리 설정한 임계 값(1403)에 대하여 임계 값 미만인 화소수가 모든 화소수의 70% 이상을 차지한다. 이 경우에는, 입사광이 지나치게 어둡다고 판정된다. 따라서, 임계 값(1403)에 의한 2치화 처리에서는 선명한 화상을 얻기 어려워진다. 한편, 임계 값 이상의 화소수가 모든 화소수의 70% 이상인 경우에는 입사광이 지나치게 밝다고 판정된다(도시하지 않음).
입사광이 지나치게 어둡거나 또는 지나치게 밝은 경우에는 임계 값의 변경을 행한다. 도 14의 경우에는, 임계 값 미만 및 임계 값 이상의 화소가 모든 화소수의 70% 미만이 되도록 임계 값(1403)을 임계 값(1404)으로 변경하면 좋다. 이로써, 피검출물의 검출 위치를 나타내는 피크(1401)와 검출 위치 외를 나타내는 피크(1402) 사이에 임계 값(1404)을 설정할 수 있다. 그리고, 임계 값(1404)에 의한 2치화 처리를 행함으로써, 검출 위치를 어두운 부분으로 치환하고, 검출 위치 외를 밝은 부분으로 치환할 수 있다.
또한, 피검출물이 표시 패널에 접촉되는 경우뿐만 아니라 접촉되지 않는 경우에도 검출할 수 있다. 접촉되지 않는 피검출물은 접촉되는 피검출물보다 섀도가 연해져 명암의 구별이 어렵게 된다. 입사광에 따라 임계 값을 변경함으로써 접촉되지 않는 피검출물에 대해서도 정밀도가 높은 촬상을 행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 입사광의 강도에 따른 화상 처리를 행함으로써 입사광이 지나치게 어둡거나 또는 지나치게 밝은 경우에도 촬상의 정밀도를 향상시켜 검출 위치의 오인식을 방지하거나 또는 취득 화상을 선명하게 할 수 있다.
또한, 화소수가 치우친 비율을 70%로 하지 않아도 좋고, 피검출물이 화상 전체에서 차지하는 면적의 비율, 또는 요구하는 촬상의 정밀도에 따라 변경할 수 있다. 또한, 임계 값을 변경하는 방법은 상술한 방법 외를 사용하여도 좋다. 예를 들어, 피크(1401)와 피크(1402)의 2개의 피크의 골짜기에 임계 값(1403)을 임계 값(1404)으로 변경하는 방법, 또는 임계 값으로 분리된 2개의 부분의 분산이 최대가 되도록 임계 값을 변경하는 방법 등을 사용할 수 있다
또한, 화소의 특정 영역을 한정하여 화상 처리하여도 좋다. 영역을 한정하여 화상 처리를 행함으로써 처리 시간을 단축할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 4)
도 7에 표시 패널의 단면도의 일례를 도시한다. 도 7에 도시한 표시 패널에서는 절연 표면을 갖는 기판(TFT 기판; 1001) 위에 포토 다이오드(1002), 트랜지스터(1003), 유지 용량(1004), 액정 소자(1005)가 형성된다.
포토 다이오드(1002)와 유지 용량(1004)은 트랜지스터(1003)를 제작하는 프로세스에 있어서, 트랜지스터(1003)와 함께 형성할 수 있다. 포토 다이오드(1002)는 가로형 접합 타입의 pin 다이오드이고, 포토 다이오드(1002)가 갖는 반도체막(1006)은 p형 도전성을 갖는 영역(p층)과, i형 도전성을 갖는 영역(i층)과, n형 도전성을 갖는 영역(n층)을 갖는다. 또한, 본 실시형태에서는 포토 다이오드(1002)가 pin 다이오드인 경우를 예시하지만, 포토 다이오드(1002)는 pn 다이오드라도 좋다. 가로형 접합 타입의 pin접합 또는 pn접합은 p형을 부여하는 불순물과 n형을 부여하는 불순물을 각각 반도체막(1006)의 특정 영역에 첨가함으로써 형성할 수 있다.
또한, TFT 기판(1001) 위에 형성한 하나의 반도체막을 에칭 등에 의하여 원하는 형상으로 가공(패터닝)함으로써, 포토 다이오드(1002)의 섬 형상 반도체막과, 트랜지스터(1003)의 섬 형상 반도체막을 함께 형성할 수 있고, 일반적인 패널 제작 프로세스에 프로세스를 추가할 필요가 없어 비용을 저감할 수 있다.
또한, 가로형 접합 타입의 포토 다이오드를 채용하지 않고, p층, i층, 및 n층을 적층시킨 구조를 채용할 수도 있다.
액정 소자(1005)는 화소 전극(1007)과, 액정(1008)과, 대향 전극(1009)을 갖는다. 화소 전극(1007)은 기판(1001) 위에 형성되고, 트랜지스터(1003)와, 유지 용량(1004)과, 도전막(1010)을 통하여 전기적으로 접속된다. 또한, 대향 전극(1009)은 기판(대향 기판; 1013) 위에 형성되고, 화소 전극(1007)과 대향 전극(1009) 사이에 액정(1008)이 끼워진다. 또한, 본 실시형태에서는 포토 센서에 사용되는 트랜지스터를 도시하지 않지만, 상기 트랜지스터도 트랜지스터(1003)를 제작하는 프로세스에 있어서, 트랜지스터(1003)와 함께 기판(TFT 기판; 1001) 위에 형성할 수 있다.
화소 전극(1007)과 대향 전극(1009) 사이의 셀 갭은 스페이서(1016)를 사용하여 제어할 수 있다. 도 7에서는 포토리소그래피로 선택적으로 형성된 기둥 형상 스페이서(1016)를 사용하여 셀 갭을 제어하지만, 구(球) 형상 스페이서를 화소 전극(1007)과 대향 전극(1009) 사이에 분산시킴으로써 셀 갭을 제어할 수도 있다.
또한, 액정(1008)은 기판(TFT 기판; 1001)과 기판(대향 기판; 1013) 사이에서 밀봉재로 둘러싸인다. 액정(1008)의 주입은 디스펜서 방식(적하 방식)을 사용하여도 좋고, 딥 방식(펌핑 방식)을 사용하여도 좋다.
화소 전극(1007)에는 투광성을 갖는 도전성 재료, 예를 들어, 인듐주석 산화물(ITO), 산화실리콘을 함유한 인듐주석 산화물(ITSO), 유기 인듐, 유기 주석, 산화아연, 산화아연을 함유한 인듐아연 산화물(IZO), 갈륨을 함유한 산화아연, 산화주석, 산화텅스텐을 함유한 인듐 산화물, 산화텅스텐을 함유한 인듐아연 산화물, 산화티타늄을 함유한 인듐 산화물, 산화티타늄을 함유한 인듐주석 산화물 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 투과형 액정 소자(1005)를 예로 들기 때문에, 화소 전극(1007)과 마찬가지로 대향 전극(1009)에도 상술한 투광성을 갖는 도전성 재료를 사용할 수 있다.
화소 전극(1007)과 액정(1008) 사이에 배향막(1011)이 형성되고, 대향 전극(1009)과 액정(1008) 사이에 배향막(1012)이 형성된다. 배향막(1011, 1012)은 폴리이미드, 폴리비닐알코올 등의 유기 수지를 사용하여 형성할 수 있고, 그 표면에는 러빙 등의 액정 분자를 일정 방향으로 배열시키기 위한 배향 처리가 실시된다. 러빙은 배향막에 압력을 가하면서 나일론 등의 피륙을 감은 롤러를 회전시켜 상기 배향막의 표면을 일정 방향으로 문지름으로써 행할 수 있다. 또한, 산화실리콘 등의 무기 재료를 사용하여 배향 처리를 실시하지 않고 증착법으로 배향 특성을 갖는 배향막(1011, 1012)을 직접 형성할 수도 있다.
또한, 액정 소자(1005)와 겹치도록 특정 파장 영역의 빛을 통과시킬 수 있는 컬러 필터(1014)가 기판(대향 기판; 1013) 위에 형성된다. 컬러 필터(1014)는 안료를 분산시킨 아크릴계 수지 등의 유기 수지를 기판(1013) 위에 도포한 후, 포토리소그래피를 사용하여 선택적으로 형성할 수 있다. 또는, 안료를 분산시킨 폴리이미드계 수지를 기판(1013) 위에 도포한 후, 에칭을 사용하여 선택적으로 형성할 수도 있다. 또는, 잉크젯 등의 액적 토출법을 사용함으로써 선택적으로 컬러 필터(1014)를 형성할 수도 있다.
또한, 포토 다이오드(1002)와 겹치도록 빛을 차폐할 수 있는 차폐막(1015)이 기판(대향 기판; 1013) 위에 형성된다. 차폐막(1015)을 형성함으로써 기판(대향 기판; 1013)을 투과하여 표시 패널 내에 입사된 백 라이트로부터의 빛이 직접 포토 다이오드(1002)에 조사되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라, 화소간에 있어서 액정(1008)의 배향 흐트러짐에 기인하는 디스클리네이션(disclination)이 시인되는 것을 막을 수 있다. 차폐막(1015)에는 카본 블랙, 저차 산화티타늄 등의 흑색 안료를 함유한 유기 수지를 사용할 수 있다. 또는, 크롬을 사용한 막으로 차폐막(1015)을 형성할 수도 있다.
또한, 기판(TFT 기판; 1001)의 화소 전극(1007)이 형성된 면과 반대의 면에 편광판(1017)을 형성하고, 기판(대향 기판; 1013)의 대향 전극(1009)이 형성된 면과 반대의 면에 편광판(1018)을 형성한다.
액정 소자는 TN(Twisted Nematic)형 외, VA(Vertical Alignment)형, OCB(Optically Compensated Birefringence)형, IPS(In－Plane Switching)형 등이라도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 화소 전극(1007)과 대향 전극(1009) 사이에 액정(1008)이 끼워진 구조의 액정 소자(1005)를 예로 들어 설명하지만, 본 발명의 일 형태에 따른 표시 패널은 이 구성에 한정되지 않는다. IPS형과 같이 한 쌍의 전극이 양쪽 모두 기판(TFT 기판; 1001) 측에 형성된 액정 소자라도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 포토 다이오드(1002), 트랜지스터(1003), 유지 용량(1004)에 박막의 반도체막을 사용하는 경우를 예로 들지만, 단결정 반도체 기판, SOI 기판 등을 사용하여 형성되어도 좋다.
빛은 화살표(1025)로 도시된 바와 같이 기판(TFT 기판; 1001) 측에서 조사된다. 피검출물(1021)에서 빛이 차단되기 때문에 포토 다이오드(1002)로의 입사광이 차단된다. 즉, 포토 다이오드(1002)는 피검출물의 섀도를 검출하게 된다.
또한, 백 라이트로부터의 빛을 사용하는 경우에는, 기판(대향 기판; 1013) 측에서 조사되고, 액정 소자(1005)를 통과하여 기판(TFT 기판; 1001) 측에 위치하는 피검출물(1021)에 조사되고, 포토 다이오드(1002)에 입사된다. 즉, 피검출물로부터의 반사광을 검출하게 된다.
또한, 본 실시형태의 표시 장치는 포토 센서(포토 다이오드(1002))의 수광면의 방향과, 표시 패널의 표시면(기판(1001) 측)의 방향이 동일하다. 따라서, 표시 패널에서 피검출물을 촬상할 수 있어 CCD 이미지 센서 등을 설치한 경우와 비교하여 유효하다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 5)
도 8에 실시형태 2와 다른 표시 패널의 단면도의 일례를 도시한다. 도 8에 도시한 표시 패널에서는 포토 다이오드(1002)가 트랜지스터(1003)의 게이트 전극을 구성하는 도전막(1019)으로 차폐막(2019)을 구성하는 점이 도 7과 다르다. 포토 다이오드(1002)에 차폐막을 구성함으로써 백 라이트의 빛이 i형 도전성을 갖는 영역(i층)에 직접 입사되는 것을 회피할 수 있다.
또한, 포토 다이오드(1002)를 가로형 접합 타입의 pin 다이오드로 하는 경우에는, p형 도전성을 갖는 영역(p층)과 n형 도전성을 갖는 영역(n층)을 형성할 때 차폐막을 마스크로서 사용하여 자기 정합적(셀프얼라인)으로 형성할 수 있다. 이것은 미세한 포토 다이오드를 제작할 때 유효하고, 화소 사이즈의 축소나 개구율의 향상에 유효하다.
상술한 바와 같은 형태로 함으로써, 접촉되지 않는 피검출물의 움직임을 검출하여 데이터를 입력할 수 있는 표시 패널을 제공할 수 있다.
또한, 도 8에서는 가로형 접합 타입의 포토 다이오드를 채용하지만, p층, i층, 및 n층을 적층시킨 구조를 채용할 수도 있다.
또한, 포토 다이오드(1002)로 입사되는 빛, 및 포토 센서의 수광면과 표시 패널의 표시면의 방향에 대하여는 실시형태 4와 마찬가지다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 6)
도 9에 실시형태 2와 다른 표시 패널의 단면도의 다른 일례를 도시한다. 도 9에 도시한 표시 패널에서는 빛이 화살표(2025)와 같이 기판(대향 기판; 1013) 측에서 조사되는 점에서 도 7과 다르다. 이 경우에는, 포토 다이오드(1002) 상부에 위치하는 차폐막(1015)에 개구를 형성하는 방법 등에 의하여 빛이 포토 다이오드(1002)에 입사되도록 하면 좋다.
본 실시형태에서는 포토 다이오드(1002) 하부에 차폐막(2015)을 형성한다. 차폐막(2015)을 형성함으로써 기판(TFT 기판; 1001)을 투과하여 표시 패널 내에 입사한 백 라이트로부터의 빛이 직접 포토 다이오드(1002)에 조사되는 것을 방지할 수 있어 정밀도가 높은 화상 촬상이 가능한 표시 패널을 제공할 수 있다. 차폐막(2015)에는 카본 블랙, 저차 산화티타늄 등의 흑색 안료를 함유한 유기 수지를 사용할 수 있다. 또는, 크롬을 사용한 막으로 차폐막(2015)을 형성할 수도 있다.
또한, 도 9에서는 가로형 접합 타입의 포토 다이오드를 채용하지만, p층, i층, 및 n층을 적층시킨 구조를 채용할 수도 있다.
포토 센서(포토 다이오드(1002)의 수광면이 표시 패널의 표시면(기판(1013) 측)을 향함으로써 표시 패널에서 피검출물을 촬상할 수 있다.
또한, 백 라이트로부터의 빛을 사용하는 경우에는, 기판(TFT 기판; 1001) 측에서 조사되고, 액정 소자(1005)를 통과하여 기판(대향 기판(1013)) 측에 위치하는 피검출물(1021)에 조사되고, 포토 다이오드(1002)에 입사한다. 즉, 피검출물로부터의 반사광을 검출하게 된다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 7)
포토 센서를 갖는 표시 패널을 사용한 라이팅 보드(칠판, 화이트 보드 등)의 예를 설명한다.
예를 들어, 도 10의 표시 패널(9696)의 위치에 포토 센서를 갖는 표시 패널을 형성한다.
표시 패널(9696)은 포토 센서와 표시 소자를 갖는다.
여기서, 표시 패널(9696)의 표면에 마커 등을 사용하여 자유로이 적을 수 있다.
또한, 정착제가 함유되지 않은 마커 등을 사용하면 글자를 소거하기 쉽다.
또한, 마커의 잉크를 지우기 쉽게 하기 위하여 표시 패널(9696)의 표면은 충분히 평활성을 갖는 것이 좋다.
예를 들어, 표시 패널(9696)의 표면이 유리 기판 등이면 평활성은 충분하다.
또한, 표시 패널(9696)의 표면에 투명한 합성 수지 시트 등을 접합하여도 좋다.
합성 수지로서는, 예를 들어, 아크릴 등을 사용하면 바람직하다. 이 경우에는, 합성 수지 시트의 표면을 평활하게 해 두면 바람직하다.
그리고, 표시 패널(9696)은 표시 소자를 가지므로, 특정 화상을 표시함과 함께 표시 패널(9696)의 표면에 마커로 적을 수 있다.
또한, 표시 패널(9696)은 포토 센서를 가지므로, 프린터 등과 접속해 두면 마커로 적어진 글자를 판독하여 인쇄할 수도 있다.
또한, 표시 패널(9696)은 포토 센서와 표시 소자를 가지므로 화상을 표시시킨 상태에서 표시 패널(9696) 표면에 마커로 글자를 적거나 도형 등을 그림으로써 포토 센서로 판독한 마커의 궤적을 화상과 합성하여 표시할 수도 있다.
또한, 저항막 방식, 정전 용량 방식 등의 센싱(sensing)을 사용한 경우에는, 마커 등으로 적을 때와 동시에만 센싱을 행할 수 있다.
한편, 포토 센서를 사용한 경우에는, 마커 등으로 적은 후 시간이 지나도 언제나 센싱을 행할 수 있는 점에서 우수하다.
본 실시형태는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시예 1)
본 실시예에서는 패널과 광원의 배치에 대하여 설명한다. 도 11은 표시 패널의 구조를 도시한 사시도의 일례이다. 도 11에 도시한 표시 패널은 한 쌍의 기판 사이에 액정 소자, 포토 다이오드, 박막 트랜지스터 등을 포함하는 화소가 형성된 패널(1601)과, 제 1 확산판(1602)과, 프리즘 시트(1603)와, 제 2 확산판(1604)과, 도광판(1605)과, 반사판(1606)과, 복수의 광원(1607)을 갖는 백 라이트(1608)와 회로 기판(1609)을 갖는다.
패널(1601)과, 제 1 확산판(1602)과, 프리즘 시트(1603)와, 제 2 확산판(1604)과, 도광판(1605)과, 반사판(1606)은 순차로 적층된다. 광원(1607)은 도광판(1605)의 단부에 설치되고, 도광판(1605) 내부에 확산된 광원(1607)으로부터의 빛은 제 1 확산판(1602), 프리즘 시트(1603), 및 제 2 확산판(1604)에 의하여 대향 기판 측으로부터 균일하게 패널(1601)에 조사된다.
또한, 본 실시예에서는 제 1 확산판(1602)과 제 2 확산판(1604)을 사용하지만, 확산판의 개수는 이것에 한정되지 않고, 단수라도 좋고 3개 이상이라도 좋다. 또한, 확산판은 도광판(1605)과 패널(1601) 사이에 형성되면 좋다. 따라서, 프리즘 시트(1603)보다 패널(1601)에 가까운 쪽에만 확산판이 형성되어도 좋고, 프리즘 시트(1603)보다도 도광판(1605)에 가까운 쪽에만 확산판이 형성되어도 좋다.
또한, 프리즘 시트(1603)는 단면이 도 11에 도시한 톱니 형상에 한정되지 않고, 도광판(1605)으로부터 조사되는 빛을 패널(1601) 측에 집광할 수 있는 형상을 가지면 좋다.
회로 기판(1609)에는 패널(1601)에 입력되는 각종 신호를 생성 또는 처리하는 회로, 패널(1601)로부터 출력되는 각종 신호를 처리하는 회로 등이 형성된다. 또한, 도 11에서는 회로 기판(1609)과 패널(1601)이 FPC(Flexible Printed Circuit; 1611)를 통하여 접속된다. 또한, 상기 회로는 COG(Chip on Glass)법을 사용하여 패널(1601)에 접속되어도 좋고, 상기 회로의 일부분이 FPC(1611)에 COF(Chip on Film)법을 사용하여 접속되어도 좋다.
도 11에는 광원(1607)의 구동을 제어하는 제어계 회로가 회로 기판(1609)에 형성되고, 상기 제어계 회로와 광원(1607)이 FPC(1610)를 통하여 접속되는 예를 도시한다. 다만, 상기 제어계 회로는 패널(1601)에 형성되어도 좋고, 이 경우에는 패널(1601)과 광원(1607)이 FPC 등을 통하여 접속되도록 한다.
또한, 도 11은 패널(1601)의 단부에 광원(1607)을 배치하는 에지 라이트(edge-light)형 광원을 예시한 것이지만, 본 발명의 표시 패널은 광원(1607)이 패널(1601) 바로 아래에 배치되는 직하형이어도 좋다.
예를 들어, 피검출물인 손가락(1612)을 TFT 기판 측으로부터 패널(1601)에 접근시키면, 백 라이트(1608)로부터 조사되는 빛이 패널(1601)을 통과하여 그 일부분이 손가락(1612)에 의하여 반사되고, 다시 패널(1601)에 입사된다. 각 색깔에 대응하는 광원(1607)을 순차적으로 점등시켜 색깔마다 촬상 데이터의 취득을 행함으로써, 피검출물인 손가락(1612)의 컬러 촬상 데이터를 얻을 수 있다.
본 실시예는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시예 2)
본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치는 고분해능 촬상 데이터의 취득을 행할 수 있는 특징을 갖는다. 따라서, 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치를 사용한 전자기기는 표시 장치를 그 구성 요소에 추가함으로써 더 고기능의 애플리케이션을 탑재할 수 있게 된다. 본 발명의 표시 장치는 표시 장치, 노트형 퍼스널 컴퓨터, 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(대표적으로는 DVD: Digital Versatile Disc 등의 기록 매체를 재생하여 그 화상을 표시할 수 있는 디스플레이를 갖는 장치)에 사용할 수 있다. 그 외, 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치를 사용할 수 있는 전자기기로서, 휴대 전화, 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 전자 서적, 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라 등의 카메라, 고글형 디스플레이(헤드 장착형 디스플레이), 내비게이션 시스템, 음향 재생 장치(카 오디오, 디지털 오디오 콤포넌트 등), 복사기, 팩시밀리, 프린터, 프린터 복합기, 현금 자동 입출금기(ATM), 자동 판매기 등을 들 수 있다. 이들 전자기기의 구체적인 예를 도 12a 내지 도 12d에 도시한다.
도 12a는 표시 장치이고, 케이스(5001), 표시부(5002), 지지대(5003) 등을 갖는다. 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치는 표시부(5002)에 사용할 수 있다. 표시부(5002)에 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치를 사용함으로써 고분해능 촬상 데이터의 취득을 행할 수 있어 더 고기능의 애플리케이션이 탑재된 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 표시 장치에는 퍼스널 컴퓨터용, TV 방송 수신용, 광고 표시용 등의 모든 정보 표시용 표시 장치가 포함된다.
도 12b는 휴대 정보 단말이고, 케이스(5101), 표시부(5102), 스위치(5103), 조작키(5104), 적외선 포트(5105) 등을 갖는다. 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치는 표시부(5102)에 사용할 수 있다. 표시부(5102)에 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치를 사용함으로써 고분해능 촬상 데이터를 취득할 수 있어 더 고기능의 애플리케이션이 탑재된 휴대 정보 단말을 제공할 수 있다.
도 12c는 현금 자동 입출금기이고, 케이스(5201), 표시부(5202), 경화 투입구(5203), 지폐 투입구(5204), 카드 투입구(5205), 통장 투입구(5206) 등을 갖는다. 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치는 표시부(5202)에 사용할 수 있다. 표시부(5202)에 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치를 사용함으로써 고분해능 촬상 데이터를 취득할 수 있어 더 고기능의 애플리케이션이 탑재된 현금 자동 입출금기를 제공할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치를 사용한 현금 자동 입출금기는 지문, 얼굴, 손바닥 도장, 장문(掌紋), 및 손의 정맥 형상, 홍채 등 생체 인증에 사용되는 생체 정보의 판독을 더 높은 정밀도로 행할 수 있다. 따라서, 생체 인증에 있어서, 본인인 데도 불구하고 본인이 아니라고 오인식해 버리는 본인 거부율과, 타인인 데도 불구하고 본인이라고 오인식해 버리는 타인 수락률을 낮게 억제할 수 있다.
도 12d는 휴대형 게임기이고, 케이스(5301), 케이스(5302), 표시부(5303), 표시부(5304), 마이크로폰(5305), 스피커(5306), 조작키(5307), 스타일러스(5308) 등을 갖는다. 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치는 표시부(5303) 또는 표시부(5304)에 사용할 수 있다. 표시부(5303) 또는 표시부(5304)에 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치를 사용함으로써 고분해능 촬상 데이터를 취득할 수 있어 더 고기능의 애플리케이션이 탑재된 휴대형 게임기를 제공할 수 있다. 또한, 도 12d에 도시한 휴대형 게임기는 2개의 표시부(5303, 5304)를 갖지만, 휴대형 게임기가 갖는 표시부의 개수는 이것에 한정되지 않는다.
본 실시예는 다른 실시형태 또는 실시예와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
100: 표시 패널 101: 화소 회로
102: 표시 소자 제어 회로 103: 포토 센서 제어 회로
104: 화소 105: 표시 소자
106: 포토 센서 107: 표시 소자 구동 회로
108: 표시 소자 구동 회로 109: 포토 센서 판독 회로
110: 포토 센서 구동 회로

Claims (19)

  1. 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이 패널과;
    상기 디스플레이 패널에 형성된 포토 센서를 포함하고,
    상기 디스플레이 장치는 상기 포토 센서로의 입사광을 측정함으로써, 상기 입사광에 따라 상기 포토 센서의 감도를 변경하도록 구성되는, 디스플레이 장치.
  2. 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이 패널과;
    상기 디스플레이 패널에 형성된 화소와;
    상기 화소에 형성된 포토 센서를 포함하고,
    상기 디스플레이 장치는 제 2 촬상을 행하기 전에, 상기 포토 센서에 있어서 피검출물의 화상을 생성하는 제 1 촬상을 행하고 상기 화상에 의거하여 상기 포토 센서로의 입사광을 측정함으로써, 상기 입사광에 따라 상기 포토 센서의 감도를 변경하도록 구성되는, 디스플레이 장치.
  3. 디스플레이 장치에 있어서,
    디스플레이 패널과;
    상기 디스플레이 패널에 형성된 화소 회로와;
    상기 화소 회로에 형성된 제 1 포토 센서와;
    상기 화소 회로 외부에 형성된 제 2 포토 센서를 포함하고,
    상기 디스플레이 장치는 촬상이 행해지기 전에, 상기 제 2 포토 센서로 검출되는 입사광에 따라 상기 제 1 포토 센서의 감도를 변경하도록 구성되는, 디스플레이 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 화소를 포함하고, 상기 포토 센서는 상기 화소에 형성되는, 디스플레이 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이 패널은 매트릭스 형상으로 배치된 복수의 화소들을 포함하는 화소 회로를 포함하고, 상기 포토 센서는 상기 화소 회로 외부에 형성되는, 디스플레이 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포토 센서의 감도는 상기 포토 센서에 인가되는 전압을 조정함으로써 변경되는, 디스플레이 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포토 센서는 트랜지스터와 상기 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속된 포토 다이오드를 포함하고,
    상기 포토 센서의 감도는 상기 포토 다이오드에 인가되는 전압을 조정함으로써 변경되는, 디스플레이 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포토 센서는 트랜지스터와 상기 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속된 포토 다이오드를 포함하고,
    상기 포토 센서의 감도는 상기 트랜지스터의 소스와 드레인 사이에 인가되는 전압을 조정함으로써 변경되는, 디스플레이 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포토 센서는 리셋 동작, 누적 동작, 선택 동작을 행하는 기능을 갖고,
    상기 포토 센서의 감도는 상기 누적 동작에 걸리는 시간을 조정함으로써 변경되는, 디스플레이 장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 포토 센서의 감도는 상기 제 1 포토 센서에 인가되는 전압을 조정함으로써 변경되는, 디스플레이 장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 포토 센서는 트랜지스터와 상기 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속된 포토 다이오드를 포함하고,
    상기 제 1 포토 센서의 감도는 상기 포토 다이오드에 인가되는 전압을 조정함으로써 변경되는, 디스플레이 장치.
  12. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 포토 센서는 트랜지스터와 상기 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속된 포토 다이오드를 포함하고,
    상기 제 1 포토 센서의 감도는 상기 트랜지스터의 소스와 드레인 사이에 인가되는 전압을 조정함으로써 변경되는, 디스플레이 장치.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 포토 센서는 리셋 동작, 누적 동작, 선택 동작을 행하는 기능을 갖고,
    상기 제 1 포토 센서의 감도는 상기 누적 동작에 걸리는 시간을 조정함으로써 변경되는, 디스플레이 장치.
  14. 반도체 장치에 있어서,
    입력부와;
    상기 입력부에 형성된 포토 센서를 포함하고,
    상기 반도체 장치는 상기 포토 센서로의 입사광을 측정함으로써 상기 입사광에 따라 상기 포토 센서의 감도를 변경하도록 구성되는, 반도체 장치.
  15. 반도체 장치에 있어서,
    입력부와;
    상기 입력부에 형성된 포토 센서를 포함하고,
    상기 포토 센서로부터 출력 신호를 수신하고, 상기 포토 센서로의 입사광에 따라 상기 포토 센서의 감도를 변경하기 위하여 상기 포토 센서에 제어 신호를 인가하도록 구성되는 화상 처리부를 포함하는, 반도체 장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 포토 센서의 감도는 상기 포토 센서에 인가되는 전압을 조정함으로써 변경되는, 반도체 장치.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 포토 센서는 트랜지스터와 상기 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속된 포토 다이오드를 포함하고,
    상기 포토 센서의 감도는 상기 포토 다이오드에 인가되는 전압을 조정함으로써 변경되는, 반도체 장치.
  18. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 포토 센서는 트랜지스터와 상기 트랜지스터의 게이트에 전기적으로 접속된 포토 다이오드를 포함하고,
    상기 포토 센서의 감도는 상기 트랜지스터의 소스와 드레인 사이에 인가되는 전압을 조정함으로써 변경되는, 반도체 장치.
  19. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 포토 센서는 리셋 동작, 누적 동작, 선택 동작을 행하는 기능을 갖고,
    상기 포토 센서의 감도는 상기 누적 동작에 걸리는 시간을 조정함으로써 변경되는, 반도체 장치.
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